[적정기술] 태양에너지를 활용하는 기술

우리사회는 어느 순간 전기에너지 과소비의 생활 방식으로 변화되었다. 특히, 겨울철 날씨가 추워지면 전기 난방기기의 수요 급증으로 전기 사용과다 등이 이슈가 되고 있다. 전기 에너지의 과소비의 원인으로 냉방, 난방부터 생활 가전에 이르기까지 다양한 용도로 사용되는데, 최근에는 차량까지도 전기에너지를 활용하게 됨에 따라서 전기에너지의 활용도는 더욱 커지고 있다. 

그러나 전기에너지를 통한 생활의 편리성 뒤에는 환경과 관련된 여러 위험성들이 포함 되어있다. 예를 들어 전기에너지를 만들기 위해서는 대표적으로 화력발전과 원자력발전이 있는데, 화력발전의 경우 지구온난화를 일으키고, 원자력 발전은 방사능이라는 위험성을 항상 가지고 있다. 

지구온난화 문제 및 방사능 문제의 원인이 되는 전기 발전시설의 경우 아프리카 등 저개발 국가들은 풍부한 전기 공급 혜택도 받지 못하면서도 에너지 과소비 국가들로 인해 지구 온난화 피해를 당해야 하는 상황이다. 따라서, 에너지와 환경 문제에 관해서는 개발 국가 및 저개발 국가 모두 친환경 에너지로의 발전이 필요한 사항이다. 

 

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태양열 온수기(출처: 에너지관리공단)

 

이러한 에너지 과소비에 대한 해결방법으로 자연에너지를 직접 활용하는 방식을 생각할 수 있다. 이처럼 자연 에너지를 직접 활용하는 적정기술로 실용화가 이루어진 대표적 제품이 태양열 온수기라고 할 수 있다. 태양열 온수기는 우리주변 주택 지붕에 설치된 것을 자주 볼 수 있다.  

실용적 측면으로는 태양열로 데워진 물이 온수기로 들어가면서 보일러 비용을 줄이는 형태로 적용하기도 하며 햇빛이 항상 비치는 날에는 충분한 양의 온수를 얻을 수 있다. 

그러나 비나 눈이 와서 햇빛이 비치지 않는 날에는 축열 탱크의 물이 데워지지 않아 온수를 쓸 수 없는 경우가 생긴다. 이때를 대비해서 축열 탱크에는 다른 에너지원을 이용하는 가열기(발열기)가 붙어 있다. 축열 탱크의 물이 식거나 햇빛으로 충분히 데워지지 않았을 때에 물을 데울 수 있는 다른 에너지원인 심야 전기 및 기름, 도시가스등을 활용 한다. 

이러한 태양열의 집열은 집열기(또는 집열장치)에 의해서 이루어진다. 집열기는 태양열을 잘 받기 위해 검은 색의 집열판을 이용하고, 햇빛을 더 많이 받도록 하기 위해서 집열판을 경사지게 세워야 한다.  

또한 집열 방식에 따라 액체가 흐르는 방식과 진공관 방식이 있는데, 액체를 넣는 방식의 경우 겨울에 얼지 않도록 부동액을 관속으로 흐르게 구성하며 데워진 부동액이 보일러내의 열교환기의 찬물을 데운다.  

 

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햇빛 온풍기(출처 :이태동, 산야초 다음블로그 http://blog.daum.net/too0204/17037048)

 

또한, 이러한 햇빛 온수기외에 햇빛을 난방용으로 활용하기 위한 또 다른 적정기술로서 햇빛 온풍기가 있다. 햇빛 온풍기는 공기를 데우기 위하여 만든 검게 칠한 알루미늄 관으로 관속의 공기가 데워져서 더워진 공기가 실내에 공급되는 방식이다.  

해가 비추어지면 온도가 올라가 방안으로 뜨거워진 공기가 들어가는 구조로 해가 있는 낮 시간 동안의 난방이 가능한 구조이다. 또한 전체적으로 재료역시 샌드위치 판넬, 보온재, 검은색 락카를 칠한 알루미늄 연통 등의 재료를 활용하여 자체 제작 시 50만 원 정도 비용이 발생한다. 이렇게 간단한 햇빛 온풍기를 통하여 방안으로 보온이 되는 파이프를 설치하면, 방안에 따뜻한 공기가 들어온다.  

, 햇빛 온풍기와 함께 태양열을 활용하는 방식으로 건조기가 있다. 이러한 건조기는 온실이나 비닐하우스와 유사한 구조라고 할 수 있다. 

태양열 건조 장치는 뜨겁게 만들어진 공기로서 다양한 농작물을 건조하는데 이용한다. 바닥을 검게 칠한 판 위에 비닐 하우스처럼 빛이 통과하는 투명막을 씌워서 만든 공간에 말릴 과일 등을 놓고 말린다. 햇빛이 비치면 판과 막 사이의 뜨거워진 공기로 농수산물을 쉽게 말릴 수 있다. 태양열 건조 장치는 기름이나 전기를 활용하지 않고 있기에 연료비나 오염 물질의 배출 등을 걱정할 필요가 없다.  

 

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햇빛 건조기(출처: 제주 한산림) 태양열 조리기(출처: 적정기술 페스티벌)

 

또 다른 햇빛을 직접적으로 활용한 기술로 태양열 조리기를 들 수 있는데, 반사경으로 햇빛을 모아 발생한 열로서 달걀을 삶거나 라면을 끓일 수 있다. 

특히, 인도와 아프리카처럼 저개발 국가의 가난한 가정에서는 수입의 25%를 조리에 필요한 연료를 사는데 지출한다고 한다. 이들 국가에는 마침 햇빛이 많은 나라로서 태양열 조리기는 활용도가 높을 수 있다.

햇빛을 활용한 기술 중 가장 많이 볼 수 있는 것은 비닐하우스라고 할 수 있다. 비닐하우스로 인하여 제철이 아닌 과일들을 재배할 수 있다. 이러한 비닐하우스 역시 실용화된 적정기술의 하나라고 생각할 수 있다.  

놀랍게도 현재의 비닐하우스의 원조 격인 온실은 이미 조선시대부터 있었다. 세종 때인 1450년경 전순의가 쓴 산가요록에는 조선시대에 이미 온실이 존재했었음을 기술하고 있으며, 하이델베르크의 온실보다 기록상으로는 170여년 이상 앞서는 온실이었다.

 

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​조선시대의 온실(출처: KBS 역사스페셜)

 

구조적으로는 남쪽부분은 유리를 대신해 기름을 먹인 한지를 사용해 채광이 가능하도록 하고 모자라는 열기와 적정한 습도를 유지하기 위해 구들과 아궁이를 이용하는 구조이다. 

지금 까지 적정기술로서의 태양광 에너지의 직접 활용면에서 다양한 방안을 살펴보았다. 생각해 볼 것은 우리주변의 실용화된 기술 속에는 적정기술적인 요소들이 많이 있다. 또한, 현재 우리가 실용화해 사용하는 기술들 중에는 이미 우리의 역사 속에서 활용됐던 기술이 있음을 확인할 수 있다.  

, 적정기술은 시대와 환경에 따라 적응된 기반기술이라는 특성을 가진다.  

최근 100년 넘은 기간 동안 화석 연료 사용이 늘어나면서 기후변화의 문제를 일으키고 있다. 이러한 시대에 우리는 자연환경의 균형을 유지하는 에너지 기술이 필요하다. 그런 측면에서 태양광을 직접 활용하는 적정기술은 환경문제 해결에 접근하는 여전히 유효한 기반 기술이 될 것이다.

 

417194_413799038637441_115613935_n김철회 Kt 차장

kt에서 공간기반 솔루션 컨설팅 및 비즈니스 아이템을 개발해외사업개척등을 해왔다국내 최초 통합관제센터(서초구청컨설팅국가영상 정보자원 활성화 과제 수행(NIA,행안부), 도시 공간 솔루션 아이템에너지 절감 모델, USN 센서 네트워크 등 공간 기반 솔루션 컨설팅을 하고 있다최근에는 기술이 사회를 바꾸는 적정기술(適正技術, appropriate technology, AT)에 관심이 많다.